JP2003323901A - 燃料電池用セル体およびその製造方法 - Google Patents
燃料電池用セル体およびその製造方法Info
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- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Abstract
(57)【要約】
【課題】 金属基板の所望の位置に緻密な固体電解質薄
膜を含む電池要素とガス流路を構成することができ、出
力体積密度に優れた固体電解質型燃料電池を低コストに
得ることができる燃料電池用セル体と、このような燃料
電池用セル体の製造方法を提供する。 【解決手段】 金属支持体２の所望部位に電解質層５お
よび電極層６を成膜したのち、当該金属支持体２の成膜
位置４を化学的エッチング処理して多孔質化（多孔質部
４ａ）し、ガス透過性を付与して電池要素を構成する。
膜を含む電池要素とガス流路を構成することができ、出
力体積密度に優れた固体電解質型燃料電池を低コストに
得ることができる燃料電池用セル体と、このような燃料
電池用セル体の製造方法を提供する。 【解決手段】 金属支持体２の所望部位に電解質層５お
よび電極層６を成膜したのち、当該金属支持体２の成膜
位置４を化学的エッチング処理して多孔質化（多孔質部
４ａ）し、ガス透過性を付与して電池要素を構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属基板を用いた
薄膜型の固体電解質型燃料電池に係わり、特に金属基板
の任意位置に電池要素（単セル）とガス流路を構成する
ことができ、低コストのもとに出力体積密度に優れた燃
料電池を得ることができる燃料電池用セル体と、その製
造方法、さらにはこのようなセル体を用いた固体電解質
型燃料電池スタックに関するものである。
薄膜型の固体電解質型燃料電池に係わり、特に金属基板
の任意位置に電池要素（単セル）とガス流路を構成する
ことができ、低コストのもとに出力体積密度に優れた燃
料電池を得ることができる燃料電池用セル体と、その製
造方法、さらにはこのようなセル体を用いた固体電解質
型燃料電池スタックに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、発電効率が高く、しかも有害な排
ガスをほとんど発生せず、地球環境に優しいクリーンな
エネルギー源として燃料電池が注目されている。
ガスをほとんど発生せず、地球環境に優しいクリーンな
エネルギー源として燃料電池が注目されている。
【０００３】各種燃料電池のうち、固体電解質型燃料電
池（以下、ＳＯＦＣと称する）は、電解質としてイット
リア安定化ジルコニア（以下、ＹＳＺと称する）などの
酸化物イオン導電性固体電解質を用い、その両面にガス
を透過する電極を設け、固体電解質を隔壁として一方の
電極に水素や炭化水素などの燃料ガスを、他方の電極に
酸素ガスあるいは空気を供給して発電する燃料電池であ
る。
池（以下、ＳＯＦＣと称する）は、電解質としてイット
リア安定化ジルコニア（以下、ＹＳＺと称する）などの
酸化物イオン導電性固体電解質を用い、その両面にガス
を透過する電極を設け、固体電解質を隔壁として一方の
電極に水素や炭化水素などの燃料ガスを、他方の電極に
酸素ガスあるいは空気を供給して発電する燃料電池であ
る。
【０００４】従来のＳＯＦＣの作動温度は、固体電解質
層のイオン伝導度が高温でなければ十分ではないため、
およそ１０００℃という高温であり、そのため運転の安
全性や信頼性、耐高温材料の高コストなどの課題を抱え
ていた。
層のイオン伝導度が高温でなければ十分ではないため、
およそ１０００℃という高温であり、そのため運転の安
全性や信頼性、耐高温材料の高コストなどの課題を抱え
ていた。
【０００５】そこで、ＳＯＦＣの低温作動化が重要な課
題としてとりあげられ、低温でも高いイオン伝導度を示
す固体電解質材料の開発や、固体電解層を薄くし、低温
でも固体電解質層の過電圧を小さくする電解質薄膜型Ｓ
ＯＦＣの開発が進められている。
題としてとりあげられ、低温でも高いイオン伝導度を示
す固体電解質材料の開発や、固体電解層を薄くし、低温
でも固体電解質層の過電圧を小さくする電解質薄膜型Ｓ
ＯＦＣの開発が進められている。
【０００６】低温でイオン伝導度の高い固体電解質材料
の開発においては、例えばＬａＳｒＧａＭｇＯ３などの
ペロブスカイト酸化物固体電解質材料の開発などがなさ
れ、６００℃で上述のＹＳＺの１０００℃における伝導
度と同等のイオン伝導度を示す材料が提案されている。
の開発においては、例えばＬａＳｒＧａＭｇＯ３などの
ペロブスカイト酸化物固体電解質材料の開発などがなさ
れ、６００℃で上述のＹＳＺの１０００℃における伝導
度と同等のイオン伝導度を示す材料が提案されている。
【０００７】一方、電解質薄膜型ＳＯＦＣの開発につい
ては、例えば、文献D.Ghosh et al.; Electrochemical
Society Proceedings, Vol.99-19で紹介されているよう
に、燃料極材料を基材とし、表面の空隙の窪みと同等
か、それ以上の厚みを持った電解質層を印刷、焼結する
ことで電解質薄膜型ＳＯＦＣを作成することにより、固
体電解質層の薄膜化を実現している。しかし、この構造
では、固体電解質層を形成する焼結体の窪みに電解質層
の厚みが依存することから、電解質層を５μｍ以下にす
ることは極めて難しい。
ては、例えば、文献D.Ghosh et al.; Electrochemical
Society Proceedings, Vol.99-19で紹介されているよう
に、燃料極材料を基材とし、表面の空隙の窪みと同等
か、それ以上の厚みを持った電解質層を印刷、焼結する
ことで電解質薄膜型ＳＯＦＣを作成することにより、固
体電解質層の薄膜化を実現している。しかし、この構造
では、固体電解質層を形成する焼結体の窪みに電解質層
の厚みが依存することから、電解質層を５μｍ以下にす
ることは極めて難しい。
【０００８】そこで、多孔質材料表面に成膜する手法と
して、ＥＶＤ法などの新しい成膜手法が提案されている
（例えば、S.C.Singhal, ; Electrochemical Society P
roceedings, Vol.97-24)が、成膜速度が極めて遅く、実
用的ではない。
して、ＥＶＤ法などの新しい成膜手法が提案されている
（例えば、S.C.Singhal, ; Electrochemical Society P
roceedings, Vol.97-24)が、成膜速度が極めて遅く、実
用的ではない。
【０００９】電解質薄膜型ＳＯＦＣの課題は、開放した
空隙が多数存在する多孔質電極の表面に、ガスを透過し
ない緻密な固体電解質薄膜層を形成することである。
空隙が多数存在する多孔質電極の表面に、ガスを透過し
ない緻密な固体電解質薄膜層を形成することである。
【００１０】そこで、特開平６−８８１９９号公報にお
いては、金属マトリックス中に、例えば炭素繊維や結晶
性セルロースのような可燃性物質、あるいはＡｌや可溶
性ガラス繊維のような可溶性物質などを分散させた焼結
体からなる金属基支持体上に所定の薄膜を被覆したの
ち、加熱や薬品処理などによって分散相を除去して金属
基支持体を多孔質化するようにした薄膜被覆多孔質金属
材料の製造方法が提案されている。
いては、金属マトリックス中に、例えば炭素繊維や結晶
性セルロースのような可燃性物質、あるいはＡｌや可溶
性ガラス繊維のような可溶性物質などを分散させた焼結
体からなる金属基支持体上に所定の薄膜を被覆したの
ち、加熱や薬品処理などによって分散相を除去して金属
基支持体を多孔質化するようにした薄膜被覆多孔質金属
材料の製造方法が提案されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようにマトリックスと分散相を焼結した基板を用い、表
面に薄膜を形成した後、分散相を除去する方法では、分
散相がマトリックス相から除去される際に、薄膜が形成
された表面側近傍では、分散相がマトリックス内に閉じ
込められてしまったままになったり、膜を破壊してマト
リックス相外へ出てしまったりする問題がある。燃料電
池の場合は、ガス隔壁である電解質膜にクラックが入っ
たり、剥離したりすると、燃料ガスと空気が発電に寄与
することなく混合するため、発電出力が低下したり、ク
ラック部分に局所的な異常発熱を起こし、ひいてはセル
全体の破壊に繋がるなどの問題となる。
ようにマトリックスと分散相を焼結した基板を用い、表
面に薄膜を形成した後、分散相を除去する方法では、分
散相がマトリックス相から除去される際に、薄膜が形成
された表面側近傍では、分散相がマトリックス内に閉じ
込められてしまったままになったり、膜を破壊してマト
リックス相外へ出てしまったりする問題がある。燃料電
池の場合は、ガス隔壁である電解質膜にクラックが入っ
たり、剥離したりすると、燃料ガスと空気が発電に寄与
することなく混合するため、発電出力が低下したり、ク
ラック部分に局所的な異常発熱を起こし、ひいてはセル
全体の破壊に繋がるなどの問題となる。
【００１２】また、上記したように、金属支持体の全体
を多孔質化してしまうため、電解質を成膜していない部
分は、多孔質面が露出しており、支持体表裏のガスシー
ルができない。したがって、上記公報記載の実施例に倣
うならば、ガスのクロスリークを防ぐためには、電解質
層を金属基支持体の全面に形成しなければならない。し
かしながら、電解質層の面積が大きくなればなるほど、
電解質層の応力は大きくなり、また、電解質材料と金属
基支持体との熱膨張係数などの違いから生じる熱ストレ
スも大きくなることから、電解質層の剥離や割れが生じ
やすくなる。多孔質基材の表面に形成された電解質層の
剥離や割れは、ただちにガスのクロスリークにつなが
り、燃料電池にとっては大きな問題となる。
を多孔質化してしまうため、電解質を成膜していない部
分は、多孔質面が露出しており、支持体表裏のガスシー
ルができない。したがって、上記公報記載の実施例に倣
うならば、ガスのクロスリークを防ぐためには、電解質
層を金属基支持体の全面に形成しなければならない。し
かしながら、電解質層の面積が大きくなればなるほど、
電解質層の応力は大きくなり、また、電解質材料と金属
基支持体との熱膨張係数などの違いから生じる熱ストレ
スも大きくなることから、電解質層の剥離や割れが生じ
やすくなる。多孔質基材の表面に形成された電解質層の
剥離や割れは、ただちにガスのクロスリークにつなが
り、燃料電池にとっては大きな問題となる。
【００１３】全面的に多孔質化した指示基板を用いて形
成したセルをスタックに積層する場合、多孔質基板側面
や電解質層が形成されていない表面を覆い、ガスシール
ができるようにフランジ部を接合してセル板を形成す
る。その場合、フランジ部と多孔質支持基板の間および
フランジと発電層部の間をそれぞれガスシール性を確保
して接合する必要がある。
成したセルをスタックに積層する場合、多孔質基板側面
や電解質層が形成されていない表面を覆い、ガスシール
ができるようにフランジ部を接合してセル板を形成す
る。その場合、フランジ部と多孔質支持基板の間および
フランジと発電層部の間をそれぞれガスシール性を確保
して接合する必要がある。
【００１４】このように複雑な異種材料の接合部を多く
含む構造は、車載用のようにスタックの昇降温が頻繁に
生じる場合には、熱膨張係数差に起因して接合部にクラ
ックが入ったり、剥離したりしてガスシール性は低下す
るため、耐久性が劣化する問題が生じる。
含む構造は、車載用のようにスタックの昇降温が頻繁に
生じる場合には、熱膨張係数差に起因して接合部にクラ
ックが入ったり、剥離したりしてガスシール性は低下す
るため、耐久性が劣化する問題が生じる。
【００１５】
【発明の目的】本発明は、多孔質金属表面への固体電解
質層の成膜技術における上記課題に着目してなされたも
のであって、金属基板の所望の位置に緻密な固体電解質
薄膜を含む電池要素とガス流路を構成することができ、
出力体積密度に優れた固体電解質型燃料電池を低コスト
に得ることができる燃料電池用セル体と、このような燃
料電池用セル体の製造方法、さらにはこのようなセル体
を用いた固体電解質型燃料電池スタックを提供すること
を目的としている。
質層の成膜技術における上記課題に着目してなされたも
のであって、金属基板の所望の位置に緻密な固体電解質
薄膜を含む電池要素とガス流路を構成することができ、
出力体積密度に優れた固体電解質型燃料電池を低コスト
に得ることができる燃料電池用セル体と、このような燃
料電池用セル体の製造方法、さらにはこのようなセル体
を用いた固体電解質型燃料電池スタックを提供すること
を目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる燃料電池
用セル体は、金属支持体上に少なくとも電解質層と空気
極層が形成されたセルにおいて、金属支持体に任意のパ
ターンで凹部が形成され、該凹部の底部が多孔質化され
ている構成としたことを特徴としており、燃料電池用セ
ル体におけるこのような構成を前述した従来の課題を解
決するための手段としている。
用セル体は、金属支持体上に少なくとも電解質層と空気
極層が形成されたセルにおいて、金属支持体に任意のパ
ターンで凹部が形成され、該凹部の底部が多孔質化され
ている構成としたことを特徴としており、燃料電池用セ
ル体におけるこのような構成を前述した従来の課題を解
決するための手段としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明は、上記のように、パター
ニングした凹部が形成され、凹部内は底部が多孔質化し
ている金属支持体とこの支持体凹部の多孔質化部分を覆
うように薄膜が形成されたセル部材の構造およびその製
造方法に特徴がある。このため、金属支持体上に機能性
薄膜を形成した構成の他のセル部材に適用することもで
きる。例えばパラジウム合金などの水素分離機能を有す
る薄膜が形成された水素分離用セルや、ナノメーターオ
ーダーの径の細孔を有するシリカやゼオライトなどのセ
ラミックス膜など、ＣＯ２分離機能を有する薄膜が形成
されたガス分離用セルなどに適応することができる。
ニングした凹部が形成され、凹部内は底部が多孔質化し
ている金属支持体とこの支持体凹部の多孔質化部分を覆
うように薄膜が形成されたセル部材の構造およびその製
造方法に特徴がある。このため、金属支持体上に機能性
薄膜を形成した構成の他のセル部材に適用することもで
きる。例えばパラジウム合金などの水素分離機能を有す
る薄膜が形成された水素分離用セルや、ナノメーターオ
ーダーの径の細孔を有するシリカやゼオライトなどのセ
ラミックス膜など、ＣＯ２分離機能を有する薄膜が形成
されたガス分離用セルなどに適応することができる。
【００１８】例えば、Ｎｉなどの金属箔は、２０μｍあ
るいはこれ以下の厚さであっても、真空成膜や溶射の基
板として十分に機能し、金属支持体として使用すること
ができる一方、任意の箇所に化学的エッチング処理を施
すことにより、図６に示すように微細孔を多数形成し、
ガス透過性を付与することができる。したがって、この
ような金属箔を基板（支持体）として電解質や電極層を
成膜したのち、当該成膜位置をエッチングすることによ
って多孔質化し、薄くて軽量のセル体を構成することが
でき、このようなセル体を用いた燃料電池スタックや固
体電解質型燃料電池の小型軽量化が達成されることにな
る。このとき、上記金属支持体は、このようなセル構造
の支持体としてのみならず、材料の選択によって燃料
極、さらには燃料極及び集電体として機能させることが
可能である。
るいはこれ以下の厚さであっても、真空成膜や溶射の基
板として十分に機能し、金属支持体として使用すること
ができる一方、任意の箇所に化学的エッチング処理を施
すことにより、図６に示すように微細孔を多数形成し、
ガス透過性を付与することができる。したがって、この
ような金属箔を基板（支持体）として電解質や電極層を
成膜したのち、当該成膜位置をエッチングすることによ
って多孔質化し、薄くて軽量のセル体を構成することが
でき、このようなセル体を用いた燃料電池スタックや固
体電解質型燃料電池の小型軽量化が達成されることにな
る。このとき、上記金属支持体は、このようなセル構造
の支持体としてのみならず、材料の選択によって燃料
極、さらには燃料極及び集電体として機能させることが
可能である。
【００１９】ここで、本発明で用いる化学的エッチング
処理は、複数の微細孔をエッチング領域内に形成するこ
とができるものを用いるのが好適である。例えば、プリ
ント基板の製造プロセスにおいて、配線と樹脂との密着
力を向上させるために配線の表面を粗化する目的で用い
られる表面粗化剤（例えば、メックニッケルラフナー１
８７０）を用いることができる。
処理は、複数の微細孔をエッチング領域内に形成するこ
とができるものを用いるのが好適である。例えば、プリ
ント基板の製造プロセスにおいて、配線と樹脂との密着
力を向上させるために配線の表面を粗化する目的で用い
られる表面粗化剤（例えば、メックニッケルラフナー１
８７０）を用いることができる。
【００２０】また、本発明に用いる金属箔は、焼結体や
多孔質金属ほどの凹凸もなく、成膜工程時には多孔質化
していないので多孔質金属上に成膜するには極めて困難
な厚さ、例えば５μｍ程度のミクロンオーダーの厚さの
緻密膜を形成することができる。したがって、金属箔上
には緻密な電解質層を備えたセル構造を形成することが
容易なものとなり、電極、電解質共に数１０μｍ以下の
膜厚のセルを作製することも可能になる。
多孔質金属ほどの凹凸もなく、成膜工程時には多孔質化
していないので多孔質金属上に成膜するには極めて困難
な厚さ、例えば５μｍ程度のミクロンオーダーの厚さの
緻密膜を形成することができる。したがって、金属箔上
には緻密な電解質層を備えたセル構造を形成することが
容易なものとなり、電極、電解質共に数１０μｍ以下の
膜厚のセルを作製することも可能になる。
【００２１】このように、各層を薄膜化することは、膜
厚方向の抵抗値を低減して、発電出力性能が向上するば
かりでなく、各層を構成する材料の熱膨張率などの違い
による熱歪の大きさを軽減して、熱ストレスによる剥離
や割れの防止につながることになる。
厚方向の抵抗値を低減して、発電出力性能が向上するば
かりでなく、各層を構成する材料の熱膨張率などの違い
による熱歪の大きさを軽減して、熱ストレスによる剥離
や割れの防止につながることになる。
【００２２】一方、支持体としての金属箔を多孔質化す
るに際しては、マスクを用いてエッチングすることによ
り、セル体を構成したエリアのみを多孔質化して、支持
基体にガス透過性を持たせることができる。このことに
より、セル体を構成していないエリアを同時に多孔質化
することがないため、電池要素のない部分にガス透過を
防ぐためのガス不透過層を形成する必要がない。したが
って、支持体上に小面積の電解質層を分散して配置させ
ることができる。電解質層が小面積化できることによ
り、電解質層の膜が持つ応力を小さくすることができ、
支持基体からの剥離や割れを生じ難くなる。また、たと
え全面に電解質層の膜を形成しても、エッチング領域外
で生じる剥離や割れが直ちにクロスリークにつながるこ
ともなく、耐久性に優れたセル構造が得られる。
るに際しては、マスクを用いてエッチングすることによ
り、セル体を構成したエリアのみを多孔質化して、支持
基体にガス透過性を持たせることができる。このことに
より、セル体を構成していないエリアを同時に多孔質化
することがないため、電池要素のない部分にガス透過を
防ぐためのガス不透過層を形成する必要がない。したが
って、支持体上に小面積の電解質層を分散して配置させ
ることができる。電解質層が小面積化できることによ
り、電解質層の膜が持つ応力を小さくすることができ、
支持基体からの剥離や割れを生じ難くなる。また、たと
え全面に電解質層の膜を形成しても、エッチング領域外
で生じる剥離や割れが直ちにクロスリークにつながるこ
ともなく、耐久性に優れたセル構造が得られる。
【００２３】上記金属支持体の材料としては、Ｆｅ、Ｎ
ｉ、Ｃｕの少なくとも１種を含む金属、すなわち、ニッ
ケルや銅のほか、Ｎｉ−Ｃｕ合金、Ｎｉ基合金、ステン
レス鋼などを使用うることができ、金属支持体の厚さと
しては、上記したように箔状のもの、例えば１０〜５０
０μｍ程度の厚みのものを用いることが望ましい。すな
わち、当該金属支持体の厚さが１０μｍに満たない場合
には、成膜用基板としての取り扱いが難しくなる一方、
５００μｍを超えると、エッチングによる多孔質化時間
が長いものとなるばかりでなく、小型軽量化の効果が十
分に得られなくなくなる傾向があることによる。また、
エッチング工程時に被覆膜が変質したり、クラックが発
生したりして製造歩留りが低下するので好ましくない。
ｉ、Ｃｕの少なくとも１種を含む金属、すなわち、ニッ
ケルや銅のほか、Ｎｉ−Ｃｕ合金、Ｎｉ基合金、ステン
レス鋼などを使用うることができ、金属支持体の厚さと
しては、上記したように箔状のもの、例えば１０〜５０
０μｍ程度の厚みのものを用いることが望ましい。すな
わち、当該金属支持体の厚さが１０μｍに満たない場合
には、成膜用基板としての取り扱いが難しくなる一方、
５００μｍを超えると、エッチングによる多孔質化時間
が長いものとなるばかりでなく、小型軽量化の効果が十
分に得られなくなくなる傾向があることによる。また、
エッチング工程時に被覆膜が変質したり、クラックが発
生したりして製造歩留りが低下するので好ましくない。
【００２４】本発明に係わる燃料電池用セル体において
は、板状の金属支持体を適用することによりセル板とし
て使用することができるばかりでなく、円筒状の金属支
持体を用いることによって、チューブ型セルを得ること
もできる。すなわち、本発明に用いる支持体は、金属の
みからなるものであるので、外径数ｍｍ以下のマイクロ
チューブにも容易に成形することができ、外周側に電解
質層および電極層を成膜したのち、内周側からエッチン
グして金属チューブを多孔質化することによって、例え
ば注射針のように、際めて細径のチューブ型セルを得る
ことができる。このようなチューブ型セルは、複数本を
束ねて燃料電池スタックとすることができ、小型軽量の
燃料電池とすることができる。
は、板状の金属支持体を適用することによりセル板とし
て使用することができるばかりでなく、円筒状の金属支
持体を用いることによって、チューブ型セルを得ること
もできる。すなわち、本発明に用いる支持体は、金属の
みからなるものであるので、外径数ｍｍ以下のマイクロ
チューブにも容易に成形することができ、外周側に電解
質層および電極層を成膜したのち、内周側からエッチン
グして金属チューブを多孔質化することによって、例え
ば注射針のように、際めて細径のチューブ型セルを得る
ことができる。このようなチューブ型セルは、複数本を
束ねて燃料電池スタックとすることができ、小型軽量の
燃料電池とすることができる。
【００２５】固体電解質としては、従来公知の材料、例
えば酸化ネオジム（Ｎｄ２Ｏ３）、酸化サマリウム（Ｓ
ｍ２Ｏ３）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ガド
リニウム（Ｇｄ２Ｏ３）、酸化スカンジウム（Ｓｃ２Ｏ
３）などを固溶した安定化ジルコニア（ＺｒＯ２）や、
ＣｅＯ２、Ｂｉ２Ｏ３、ＬａＧａＯ３などを主成分とす
る材料を使用することができるが、必ずしもこれらのみ
に限定されるものではない。
えば酸化ネオジム（Ｎｄ２Ｏ３）、酸化サマリウム（Ｓ
ｍ２Ｏ３）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ガド
リニウム（Ｇｄ２Ｏ３）、酸化スカンジウム（Ｓｃ２Ｏ
３）などを固溶した安定化ジルコニア（ＺｒＯ２）や、
ＣｅＯ２、Ｂｉ２Ｏ３、ＬａＧａＯ３などを主成分とす
る材料を使用することができるが、必ずしもこれらのみ
に限定されるものではない。
【００２６】燃料極材料としては、例えば公知のニッケ
ル、ニッケルサーメット、白金などを使用することがで
き、空気極材料としては、例えば、Ｌａ１−ｘＳｒｘＭ
ｎＯ ３、Ｌａ１−ｘＳｒｘＣｏＯ３などのペロブスカイ
ト型酸化物、銀などを使用することができるが、これら
のみに限定されるものではない。なお、前述のように、
金属支持体としてニッケルやニッケル基合金、Ｎｉ−Ｃ
ｕ合金などを用いることによって、当該支持体を燃料極
として使用することも可能である。
ル、ニッケルサーメット、白金などを使用することがで
き、空気極材料としては、例えば、Ｌａ１−ｘＳｒｘＭ
ｎＯ ３、Ｌａ１−ｘＳｒｘＣｏＯ３などのペロブスカイ
ト型酸化物、銀などを使用することができるが、これら
のみに限定されるものではない。なお、前述のように、
金属支持体としてニッケルやニッケル基合金、Ｎｉ−Ｃ
ｕ合金などを用いることによって、当該支持体を燃料極
として使用することも可能である。
【００２７】なお、金属支持体を燃料極として兼用する
ことなく、金属支持体上に燃料極層、電解質層および空
気極層からなるセル要素を形成する場合には、この順序
に積層するのが一般的であるが、この逆、すなわち支持
体上に空気極層、電解質層、燃料極層の順序に積層する
ことも可能である。但し、この場合には金属支持体とし
て、例えばインコネルや耐熱ステンレス鋼（Ｆｅ−２０
Ｃｒ−５Ａｌなど）などのような耐酸化性に優れた材料
を用いるのがよい。
ことなく、金属支持体上に燃料極層、電解質層および空
気極層からなるセル要素を形成する場合には、この順序
に積層するのが一般的であるが、この逆、すなわち支持
体上に空気極層、電解質層、燃料極層の順序に積層する
ことも可能である。但し、この場合には金属支持体とし
て、例えばインコネルや耐熱ステンレス鋼（Ｆｅ−２０
Ｃｒ−５Ａｌなど）などのような耐酸化性に優れた材料
を用いるのがよい。
【００２８】
【実施例】以下に、本発明を実施例に基づいてさらに具
体的に説明する。
体的に説明する。
【００２９】（実施例１）基板（金属支持体）として、
５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．０３ｍｍのインコネル６０１
（１５Ｃｒ−８０Ｎｉ）箔の片面に、外寸５０ｍｍ×５
０ｍｍ、内寸４０ｍｍ×４０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのイ
ンコネル６０１製フレームを接合したフレーム付金属支
持体を用いた。この支持体のフレームが形成されていな
い面の中心位置３０ｍｍ×３０ｍｍの領域に厚さ２μｍ
の３ｍｏｌ％イットリア添加安定化ジルコニア（以下、
３ＹＳＺと称する）をＲＦスパッタ法により７００℃で
加熱成膜を行い電解質層とし、引き続き、３ＹＳＺ層
上、２７ｍｍ×２７ｍｍの領域に、（Ｓｍ０．５，Ｓｒ
０．５）ＣｏＯ３−ｄ（以下、５５ＳＳＣと称する）を
１μｍ成膜し、空気極とした。
５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．０３ｍｍのインコネル６０１
（１５Ｃｒ−８０Ｎｉ）箔の片面に、外寸５０ｍｍ×５
０ｍｍ、内寸４０ｍｍ×４０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのイ
ンコネル６０１製フレームを接合したフレーム付金属支
持体を用いた。この支持体のフレームが形成されていな
い面の中心位置３０ｍｍ×３０ｍｍの領域に厚さ２μｍ
の３ｍｏｌ％イットリア添加安定化ジルコニア（以下、
３ＹＳＺと称する）をＲＦスパッタ法により７００℃で
加熱成膜を行い電解質層とし、引き続き、３ＹＳＺ層
上、２７ｍｍ×２７ｍｍの領域に、（Ｓｍ０．５，Ｓｒ
０．５）ＣｏＯ３−ｄ（以下、５５ＳＳＣと称する）を
１μｍ成膜し、空気極とした。
【００３０】次に、当該金属支持体全面に、ドライフィ
ルムを貼り、フレームが形成されている面の中心位置２
５ｍｍ×２５ｍｍの領域のみドライフィルムを除き、イ
ンコネル箔を露出させ、エッチング液（メック株式会社
製 商品名メックＮｉラフナー）を３００秒噴霧し、イ
ンコネル箔を多孔質化したのち、アルカリ系洗浄液を用
いてドライフルムを剥離し、図１に示すような燃料電池
用セル板１を得た。なお、図１において、符号２は金属
支持体としてのインコネル箔、符号３はインコネル製フ
レーム、４はエッチングによって２５ｍｍ×２５ｍｍの
大きさに形成された凹部、４ａはエッチングによって凹
部４の底部に形成された多孔質化部分、符号５は電解質
層、符号６は空気極層である。また、凹部４の底部多孔
質化部分４ａには、複数の微細孔が形成されていること
が確認され、その開口面積の合計は約１８５ｍｍ２であ
り、凹部４の面積の約３０％であった。
ルムを貼り、フレームが形成されている面の中心位置２
５ｍｍ×２５ｍｍの領域のみドライフィルムを除き、イ
ンコネル箔を露出させ、エッチング液（メック株式会社
製 商品名メックＮｉラフナー）を３００秒噴霧し、イ
ンコネル箔を多孔質化したのち、アルカリ系洗浄液を用
いてドライフルムを剥離し、図１に示すような燃料電池
用セル板１を得た。なお、図１において、符号２は金属
支持体としてのインコネル箔、符号３はインコネル製フ
レーム、４はエッチングによって２５ｍｍ×２５ｍｍの
大きさに形成された凹部、４ａはエッチングによって凹
部４の底部に形成された多孔質化部分、符号５は電解質
層、符号６は空気極層である。また、凹部４の底部多孔
質化部分４ａには、複数の微細孔が形成されていること
が確認され、その開口面積の合計は約１８５ｍｍ２であ
り、凹部４の面積の約３０％であった。
【００３１】上記により得られた燃料電池用セル板１を
用い、インコネル箔を燃料極として、Ｈ２−Ｏ２による
発電試験を実施した結果、６００℃において、１００ｍ
Ｗ／ｃｍ２の出力特性が得られた。
用い、インコネル箔を燃料極として、Ｈ２−Ｏ２による
発電試験を実施した結果、６００℃において、１００ｍ
Ｗ／ｃｍ２の出力特性が得られた。
【００３２】（実施例２）基板として、５０ｍｍ×５０
ｍｍ×０．０３ｍｍのインコネル６０１箔の片面に、外
寸５０ｍｍ×５０ｍｍ、内寸４０ｍｍ×４０ｍｍ、厚さ
０．５ｍｍの耐熱性ＳＵＳ系材料（Ｆｅ−２０Ｃｒ−５
Ａｌ）製フレームを接合したフレーム付金属支持体を用
いた。この支持体のフレームが形成されていない面の中
心位置２５ｍｍ×２５ｍｍの領域に厚さ１μｍのＮｉＯ
−８ＹＳＺサーメット層（ＮｉＯと８ｍｏｌ％イットリ
ア添加安定化ジルコニアが７５：２５の質量比率で混在
したもの）をＲＦスパッタ法により７００℃で加熱成膜
を行って燃料極層とし、引き続き、この上の中心位置３
０ｍｍ×３０ｍｍの領域に２μｍの８ＹＳＺをＲＦスパ
ッタ法により７００℃で加熱成膜を行って電解質層と
し、引き続き、８ＹＳＺ層の上、２５ｍｍ×２５ｍｍの
領域に、５５ＳＳＣを１μｍ成膜し、空気極とした。
ｍｍ×０．０３ｍｍのインコネル６０１箔の片面に、外
寸５０ｍｍ×５０ｍｍ、内寸４０ｍｍ×４０ｍｍ、厚さ
０．５ｍｍの耐熱性ＳＵＳ系材料（Ｆｅ−２０Ｃｒ−５
Ａｌ）製フレームを接合したフレーム付金属支持体を用
いた。この支持体のフレームが形成されていない面の中
心位置２５ｍｍ×２５ｍｍの領域に厚さ１μｍのＮｉＯ
−８ＹＳＺサーメット層（ＮｉＯと８ｍｏｌ％イットリ
ア添加安定化ジルコニアが７５：２５の質量比率で混在
したもの）をＲＦスパッタ法により７００℃で加熱成膜
を行って燃料極層とし、引き続き、この上の中心位置３
０ｍｍ×３０ｍｍの領域に２μｍの８ＹＳＺをＲＦスパ
ッタ法により７００℃で加熱成膜を行って電解質層と
し、引き続き、８ＹＳＺ層の上、２５ｍｍ×２５ｍｍの
領域に、５５ＳＳＣを１μｍ成膜し、空気極とした。
【００３３】次に、当該金属支持体全面にドライフィル
ムを貼り、フレームが形成されている面の中心位置２３
ｍｍ×２３ｍｍの領域のみドライフィルムを除き、イン
コネル箔を露出させ、実施例１と同様のエッチング液を
３００秒噴霧し、インコネル箔を多孔質化したのち、ア
ルカリ系洗浄液を用いてドライフルムを剥離し、図２に
示すような燃料電池用セル板１を得た。なお、図２にお
いて、符号２は金属支持体としてのインコネル箔、符号
３はインコネル製フレーム、４はエッチングによって２
３ｍｍ×２３ｍｍの大きさに形成された凹部、４ａはエ
ッチングによって凹部４の底部に形成された多孔質化部
分、符号５は電解質層、符号６は空気極層、符号７は燃
料極層である。また、多孔質化部分４ａに形成された微
細孔の合計開口面積は、上記実施例と同様に、凹部４の
面積の約３０％であった。
ムを貼り、フレームが形成されている面の中心位置２３
ｍｍ×２３ｍｍの領域のみドライフィルムを除き、イン
コネル箔を露出させ、実施例１と同様のエッチング液を
３００秒噴霧し、インコネル箔を多孔質化したのち、ア
ルカリ系洗浄液を用いてドライフルムを剥離し、図２に
示すような燃料電池用セル板１を得た。なお、図２にお
いて、符号２は金属支持体としてのインコネル箔、符号
３はインコネル製フレーム、４はエッチングによって２
３ｍｍ×２３ｍｍの大きさに形成された凹部、４ａはエ
ッチングによって凹部４の底部に形成された多孔質化部
分、符号５は電解質層、符号６は空気極層、符号７は燃
料極層である。また、多孔質化部分４ａに形成された微
細孔の合計開口面積は、上記実施例と同様に、凹部４の
面積の約３０％であった。
【００３４】上記により得られた燃料電池用セル板１を
用い、インコネル箔上のＮｉＯ−８ＹＳＺサーメットを
燃料極として、Ｈ２−Ｏ２による発電試験を実施した結
果、６００℃において、１００ｍＷ／ｃｍ２の出力特性
が得られた。
用い、インコネル箔上のＮｉＯ−８ＹＳＺサーメットを
燃料極として、Ｈ２−Ｏ２による発電試験を実施した結
果、６００℃において、１００ｍＷ／ｃｍ２の出力特性
が得られた。
【００３５】（実施例３）金属支持体（基板）として、
５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．１ｍｍのＮｉ−Ｃｕ（４２〜
４８％Ｎｉ）合金の箔を用い、電解質層などの成膜に先
立って、この箔の成膜面にＣｕめっきを施した。そし
て、この合金箔を３０ｍｍ×３０ｍｍ角と、２６ｍｍ×
２６ｍｍ角の貫通孔をそれぞれ備えたステンレス鋼から
なる２枚のメタルマスクの間に、めっき面が３０ｍｍ×
３０ｍｍ貫通孔から露出するように挟み、当該貫通孔面
に、ＧＤ法（ガスデポジッション法）により酸化サマリ
ウム添加セリア（Ｃｅ０．８，Ｓｍ０．２）Ｏ
２−ｄ（以下、２ＳＤＣと称する）２ＳＤＣを２μｍの
厚さに成膜して電解質層とした。引き続いて、当該電解
質層の表面に、マスクを用いて５５ＳＳＣを膜厚１μ
ｍ、２５ｍｍ×２５ｍｍの大きさに成膜し、空気極とし
た。
５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．１ｍｍのＮｉ−Ｃｕ（４２〜
４８％Ｎｉ）合金の箔を用い、電解質層などの成膜に先
立って、この箔の成膜面にＣｕめっきを施した。そし
て、この合金箔を３０ｍｍ×３０ｍｍ角と、２６ｍｍ×
２６ｍｍ角の貫通孔をそれぞれ備えたステンレス鋼から
なる２枚のメタルマスクの間に、めっき面が３０ｍｍ×
３０ｍｍ貫通孔から露出するように挟み、当該貫通孔面
に、ＧＤ法（ガスデポジッション法）により酸化サマリ
ウム添加セリア（Ｃｅ０．８，Ｓｍ０．２）Ｏ
２−ｄ（以下、２ＳＤＣと称する）２ＳＤＣを２μｍの
厚さに成膜して電解質層とした。引き続いて、当該電解
質層の表面に、マスクを用いて５５ＳＳＣを膜厚１μ
ｍ、２５ｍｍ×２５ｍｍの大きさに成膜し、空気極とし
た。
【００３６】次に、成膜済みの合金箔をメタルマスクと
共に上記エッチング液に１０分間浸漬して、箔の電解質
および空気極により被覆された部分を多孔質化したの
ち、エッチング液から取り出し、水洗、乾燥することに
よって、図１と同様の形状（但し、インコネル製フレー
ム３はなし）の燃料電池用セル板１を得た。なお、多孔
質化部分４ａに形成された微細孔の合計開口面積は、凹
部４の面積の約３５％であった。
共に上記エッチング液に１０分間浸漬して、箔の電解質
および空気極により被覆された部分を多孔質化したの
ち、エッチング液から取り出し、水洗、乾燥することに
よって、図１と同様の形状（但し、インコネル製フレー
ム３はなし）の燃料電池用セル板１を得た。なお、多孔
質化部分４ａに形成された微細孔の合計開口面積は、凹
部４の面積の約３５％であった。
【００３７】そして、上記により得られた燃料電池用セ
ル板１を５０ｍｍ×５０ｍｍのアルミナ枠にろう付けに
より固定し、金属支持体（Ｃｕ−Ｎｉ合金箔）を燃料極
として、Ｈ２−Ｏ２による発電試験を実施した結果、６
００℃において、１００ｍＷ／ｃｍ２の出力性能が得ら
れた。
ル板１を５０ｍｍ×５０ｍｍのアルミナ枠にろう付けに
より固定し、金属支持体（Ｃｕ−Ｎｉ合金箔）を燃料極
として、Ｈ２−Ｏ２による発電試験を実施した結果、６
００℃において、１００ｍＷ／ｃｍ２の出力性能が得ら
れた。
【００３８】（実施例４）金属支持体（基板）として、
ハステロイＣ−２７６（１５Ｃｒ−６０Ｎｉ−１６Ｍ
ｏ）からなる外径：２．０ｍｍ、肉厚：０．０５ｍｍ、
長さ：５０ｍｍのパイプを用い、当該パイプの両端部の
内外面１０ｍｍをマスキングした状態で、パイプ表面
に、ＧＤ法によりイットリア安定化ジルコニア（８ＹＳ
Ｚ）を厚さ２μｍ、幅３０ｍｍの範囲に成膜して電解質
層とした。引き続いて、当該電解質表面に、マスクを用
いて５５ＳＳＣを厚さ１μｍ、幅２５ｍｍの範囲に成膜
して、空気極とした。
ハステロイＣ−２７６（１５Ｃｒ−６０Ｎｉ−１６Ｍ
ｏ）からなる外径：２．０ｍｍ、肉厚：０．０５ｍｍ、
長さ：５０ｍｍのパイプを用い、当該パイプの両端部の
内外面１０ｍｍをマスキングした状態で、パイプ表面
に、ＧＤ法によりイットリア安定化ジルコニア（８ＹＳ
Ｚ）を厚さ２μｍ、幅３０ｍｍの範囲に成膜して電解質
層とした。引き続いて、当該電解質表面に、マスクを用
いて５５ＳＳＣを厚さ１μｍ、幅２５ｍｍの範囲に成膜
して、空気極とした。
【００３９】次に、成膜済みパイプを上記同様のエッチ
ング液に１０分間浸漬することによりエッチングし、パ
イプの電解質および空気極で被覆された部分の内面側に
凹部を形成すると共に、その底部を多孔質化した。そし
て、エッチング液から取り出し、水洗、乾燥することに
よって、図３に示すようなチューブ型燃料電池用セル２
０を得た。なお、図３において、符号２は金属支持体と
してのハステロイパイプ、符号４はエッチングによって
形成された凹部、符号４ａは凹部４の底部に形成された
多孔質化部、符号５は電解質層、符号６は空気極層であ
る。また、凹部４の底部多孔質化部分４ａに形成された
微細孔の合計面積は、凹部４の面積の約３０％であっ
た。
ング液に１０分間浸漬することによりエッチングし、パ
イプの電解質および空気極で被覆された部分の内面側に
凹部を形成すると共に、その底部を多孔質化した。そし
て、エッチング液から取り出し、水洗、乾燥することに
よって、図３に示すようなチューブ型燃料電池用セル２
０を得た。なお、図３において、符号２は金属支持体と
してのハステロイパイプ、符号４はエッチングによって
形成された凹部、符号４ａは凹部４の底部に形成された
多孔質化部、符号５は電解質層、符号６は空気極層であ
る。また、凹部４の底部多孔質化部分４ａに形成された
微細孔の合計面積は、凹部４の面積の約３０％であっ
た。
【００４０】上記により得られたチューブ型セル１０を
５０ｍｍ×５０ｍｍのアルミナ枠にろう付けして固定
し、金属支持体（ハステロイ箔パイプ）を燃料極とし
て、Ｈ２−Ｏ２による発電試験を実施した結果、６００
℃において、１００ｍＷ／ｃｍ２の出力性能が得られ
た。
５０ｍｍ×５０ｍｍのアルミナ枠にろう付けして固定
し、金属支持体（ハステロイ箔パイプ）を燃料極とし
て、Ｈ２−Ｏ２による発電試験を実施した結果、６００
℃において、１００ｍＷ／ｃｍ２の出力性能が得られ
た。
【００４１】（実施例５）基板として、５０ｍｍ×５０
ｍｍ×０．０３ｍｍのインコネル６０１箔の片面に、外
寸５０ｍｍ×５０ｍｍ、内寸４０ｍｍ×４０ｍｍ、厚さ
０．５ｍｍのインコネル６０１製フレームを接合したフ
レーム付金属支持体を用いた。この支持体のフレームが
形成されていない面に、ＲＦスパッタにより７００℃で
加熱成膜を行い、厚さ２μｍの３ＹＳＺ膜を１０ｍｍ×
１０ｍｍのサイズで４箇所に分離して形成し、それぞれ
の上の８ｍｍ×８ｍｍの領域に５５ＳＳＣを２μｍの厚
さに成膜した。次に、当該金属支持体全面にドライフィ
ルムを貼り、３ＹＳＺが成膜された１０ｍｍ×１０ｍｍ
の位置をフレームが形成されている面から、中心位置８
ｍｍ×８ｍｍの領域のみドライフィルムを除き、インコ
ネル箔を露出させ、上記のエッチング液を３００秒噴霧
し、インコネル箔を多孔質化したのち、アルカリ系洗浄
液を用いてドライフルムを剥離し、図４に示すように、
４個の単セルを備えた燃料電池用セル板１を得た。この
とき、多孔質化部分４ａに形成された微細孔の開口面積
の合計は、上記実施例１及び２と同様に、凹部４の面積
の約３０％であった。
ｍｍ×０．０３ｍｍのインコネル６０１箔の片面に、外
寸５０ｍｍ×５０ｍｍ、内寸４０ｍｍ×４０ｍｍ、厚さ
０．５ｍｍのインコネル６０１製フレームを接合したフ
レーム付金属支持体を用いた。この支持体のフレームが
形成されていない面に、ＲＦスパッタにより７００℃で
加熱成膜を行い、厚さ２μｍの３ＹＳＺ膜を１０ｍｍ×
１０ｍｍのサイズで４箇所に分離して形成し、それぞれ
の上の８ｍｍ×８ｍｍの領域に５５ＳＳＣを２μｍの厚
さに成膜した。次に、当該金属支持体全面にドライフィ
ルムを貼り、３ＹＳＺが成膜された１０ｍｍ×１０ｍｍ
の位置をフレームが形成されている面から、中心位置８
ｍｍ×８ｍｍの領域のみドライフィルムを除き、インコ
ネル箔を露出させ、上記のエッチング液を３００秒噴霧
し、インコネル箔を多孔質化したのち、アルカリ系洗浄
液を用いてドライフルムを剥離し、図４に示すように、
４個の単セルを備えた燃料電池用セル板１を得た。この
とき、多孔質化部分４ａに形成された微細孔の開口面積
の合計は、上記実施例１及び２と同様に、凹部４の面積
の約３０％であった。
【００４２】上記により得られた燃料電池用セル板１を
用い、インコネル箔を燃料極として、Ｈ２−Ｏ２による
発電試験を実施した結果、６００℃において、１００ｍ
Ｗ／ｃｍ２の出力特性が得られた。
用い、インコネル箔を燃料極として、Ｈ２−Ｏ２による
発電試験を実施した結果、６００℃において、１００ｍ
Ｗ／ｃｍ２の出力特性が得られた。
【００４３】（実施例６）図５は、上記実施例２と同様
に作製した複数枚の燃料電池用セル板１を積層した燃料
電池スタックを用いた固体電解質型燃料電池の構造例を
示すものであって、図において、符号２は金属支持体、
符号４ａはエッチングによって多孔質化された金属支持
体の多孔質部、符号５は電解質層、符号６は空気極層、
符号７は燃料極層である。さらに、符号８は集電板、符
号９は導電体からなる多孔質集電体、符号１０は導電体
からなるセパレータ、符号１１はガスシールである。
に作製した複数枚の燃料電池用セル板１を積層した燃料
電池スタックを用いた固体電解質型燃料電池の構造例を
示すものであって、図において、符号２は金属支持体、
符号４ａはエッチングによって多孔質化された金属支持
体の多孔質部、符号５は電解質層、符号６は空気極層、
符号７は燃料極層である。さらに、符号８は集電板、符
号９は導電体からなる多孔質集電体、符号１０は導電体
からなるセパレータ、符号１１はガスシールである。
【００４４】図５に示した固体電解質型燃料電池におい
て、配管を介して供給される空気は、各セル板１の図中
上方側を流れ、燃料ガスであるＨＣ（炭化水素）は、セ
ル板１の図中下側を流れるようになっている。なお、図
５においては、説明の便宜上、２枚の燃料電池用セル板
１を積層したものを示しているが、実際にはさらに多く
のセル板１を積層することができることは言うまでもな
い。
て、配管を介して供給される空気は、各セル板１の図中
上方側を流れ、燃料ガスであるＨＣ（炭化水素）は、セ
ル板１の図中下側を流れるようになっている。なお、図
５においては、説明の便宜上、２枚の燃料電池用セル板
１を積層したものを示しているが、実際にはさらに多く
のセル板１を積層することができることは言うまでもな
い。
【００４５】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明に係わる
燃料電池用セル体は、例えば成膜基板としての金属支持
体の所望部位に電解質層および電極層を形成したのち、
当該金属支持体の成膜位置を多孔質化してガス透過性を
与えることにより電池要素を構成したものであるから、
電解質層を緻密な薄膜とすることができ、膜抵抗を低減
して出力特性を向上させることができると共に、熱歪を
軽減して熱応力による剥離や割れを防止することができ
る。また、金属基板（支持体）の厚さを、例えば１０〜
５００μｍ程度の箔状のものとして軽量小型化し、もっ
て出力体積密度を高めることができるばかりでなく、熱
容量が小さくなり、セル板（あるいはスタック）を運転
温度まで昇温しやすいという優れた効果が得られ、さら
に基板コストが安価なので製造コストを低減することが
できるという極めて優れた効果がもたらされる。
燃料電池用セル体は、例えば成膜基板としての金属支持
体の所望部位に電解質層および電極層を形成したのち、
当該金属支持体の成膜位置を多孔質化してガス透過性を
与えることにより電池要素を構成したものであるから、
電解質層を緻密な薄膜とすることができ、膜抵抗を低減
して出力特性を向上させることができると共に、熱歪を
軽減して熱応力による剥離や割れを防止することができ
る。また、金属基板（支持体）の厚さを、例えば１０〜
５００μｍ程度の箔状のものとして軽量小型化し、もっ
て出力体積密度を高めることができるばかりでなく、熱
容量が小さくなり、セル板（あるいはスタック）を運転
温度まで昇温しやすいという優れた効果が得られ、さら
に基板コストが安価なので製造コストを低減することが
できるという極めて優れた効果がもたらされる。
【００４６】また、金属支持体の電池要素部分のみを多
孔質化することにより、強度的に優れると共に、電池要
素以外の部位におけるガス透過を遮断することができる
ので、電解質層を分割形成することができ、割れや剥離
の伝播を防止することができる。さらに、平板型セル
（セル板）のみならず、円筒（チューブ）型セルにも応
用することができ、種々のタイプの燃料電池スタックに
広範囲に適用することができる。
孔質化することにより、強度的に優れると共に、電池要
素以外の部位におけるガス透過を遮断することができる
ので、電解質層を分割形成することができ、割れや剥離
の伝播を防止することができる。さらに、平板型セル
（セル板）のみならず、円筒（チューブ）型セルにも応
用することができ、種々のタイプの燃料電池スタックに
広範囲に適用することができる。
【図１】（ａ）および（ｂ）は本発明の第１および第３
の実施例に係わる燃料電池用セル板の形状を示すそれぞ
れ斜視図および断面図である。
の実施例に係わる燃料電池用セル板の形状を示すそれぞ
れ斜視図および断面図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は本発明の第２の実施例に
係わる燃料電池用セル板の形状を示すそれぞれ斜視図お
よび断面図である。
係わる燃料電池用セル板の形状を示すそれぞれ斜視図お
よび断面図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は本発明の第４の実施例に
係わるチューブ型燃料電池用セル体の形状を示すそれぞ
れ斜視図および断面図である。
係わるチューブ型燃料電池用セル体の形状を示すそれぞ
れ斜視図および断面図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は本発明の第５の実施例に
係わる燃料電池用セル板の形状を示すそれぞれ斜視図お
よび断面図である。
係わる燃料電池用セル板の形状を示すそれぞれ斜視図お
よび断面図である。
【図５】本発明に係わる燃料電池用セル板を用いた燃料
電池スタックの構造例を示す断面図である。
電池スタックの構造例を示す断面図である。
【図６】化学的エッチングにより多孔質化された金属支
持体の断面例を示すＳＥＭ写真である。
持体の断面例を示すＳＥＭ写真である。
１ 燃料電池用セル板（燃料電池用セル体）
２ 金属支持体
４ 凹部
５ 電解質層
６ 空気極
７ 燃料極
２０ チューブ型セル（燃料電池用セル体）
─────────────────────────────────────────────────────
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(72)発明者 内山 誠
神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産
自動車株式会社内
Ｆターム(参考） 5H018 AA06 AS02 BB16 EE02 EE10
HH03
5H026 AA06 BB00 BB10 EE02 EE08
HH02 HH03
Claims (10)
- 【請求項１】 金属支持体上に少なくとも電解質層と空
気極層が形成されたセルにおいて、金属支持体に任意の
パターンで凹部が形成され、該凹部の底部が多孔質化さ
れていることを特徴とする燃料電池用セル体。 - 【請求項２】 凹部の底部に形成された多孔質化部分が
複数の微細孔を有し、該微細孔の開口面積の合計が凹部
の面積よりも小さいことを特徴とする請求項１記載の燃
料電池用セル体。 - 【請求項３】 金属支持体がＦｅ、ＮｉおよびＣｕのう
ちの少なくとも１種の元素を含む金属であることを特徴
とする請求項１又は２記載の燃料電池用セル体。 - 【請求項４】 金属支持体の厚さが１０〜５００μｍで
あることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項
に記載の燃料電池用セル体。 - 【請求項５】 金属支持体上の任意部位に電解質層及空
気極層をこの順序に形成した後、電解質層及び空気極層
を形成した金属支持体部位を多孔質化することを特徴と
する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の燃料電池
用セル体の製造方法。 - 【請求項６】 金属支持体上の任意部位に燃料極層、電
解質層及び空気極層をこの順序、あるいはこの逆の順序
に形成した後、燃料極層、電解質層及び空気極層を形成
した金属支持体部位を多孔質化することを特徴とする請
求項１ないし４のいずれか１項に記載の燃料電池用セル
体の製造方法。 - 【請求項７】 金属支持体の多孔質化に際して、金属支
持体に化学的エッチング処理を施すことを特徴とする請
求項５又は６記載の燃料電池用セル体の製造方法。 - 【請求項８】 請求項１ないし４のいずれかに記載の燃
料電池用セル体を複数個積層してなることを特徴とする
燃料電池スタック。 - 【請求項９】 請求項１ないし４のいずれかに記載の燃
料電池用セル体を用いてなることを特徴とする固体電解
質型燃料電池。 - 【請求項１０】 請求項８記載の燃料電池スタックを用
いてなることを特徴とする固体電解質型燃料電池。
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